Устройство дискретного регулирования фазового сдвига напряжений сети

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00 499595

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.07.74 (21) 2048091/24-7 (51) М. Кл,"- Н 01F 29/14

Н 02М 5/10

Н 021 3/12 с присоединением заявок № 2048090/24-7 и 2048089/24-7

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет по делам изобретении Опубликовано 15.01.76. Бюллетень № 2 (53) УДК 621.316.728..024 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 09.07.76 (72) Авторы изобретения

В. А. Бошняга, Л. П. Калинин и В. М. Постолатий

Отдел энергетической кибернетики АН Молдавской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДИСКРЕТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ФАЗОВОГО

СДВИГА НАПРЯЖЕНИЙ СЕТИ

Изобретение относится к области электроэнергетики и преимущественно предназначено для электропередач повышенной пропускной способности.

Известно устройство регулирования фазового сдвига напряжений сети, содержащее многофазный трансформатор и реактор. Первый выполняет функции силового трансформатора, втор ой — ф азор егулятор а.

Контактная система фазорегулятора является наиболее вероятным источником повреждения, снижающим надежность электропитания потребителей. Кроме того, при повторяющихся резких и глубоких перепадах нагрузки (плавильные печи, прокатные станы) необходимо минимально возможное время перехода от нулевого до предельного значения фазового сдвига между системами выходных напряжений. Механическая =истема регулирования под напряжением (РПН) должна при этом последовательно проходить все промежуточные ступени, что увеличивает время срабатывания.

Синхронизация работы РПН фазорегуляторов, установленных на противоположных концах электропередачи, требует многопозиционной системы телемеханического управления, предусматривающей реализацию и контроль большого числа операций. Мощность обмоток поперечного сдвига (регулировочных обмоток) при максимальном значении угла фазоваго сдвига 60 равна мощности рабочих обмоток. Это означает, что у "тановленная мощность фазорегулятора в два раза превышает максимальную передаваемую мощность. Если

5 учесть мощность силового трансформатора, то общая установленная мощность агрегата оказывается в три раза больше максимальной передаваемой, что является существенным недостатком прототипа.

Цель изобретения — повышение надежно"ти устройства в работе, увеличение его быстродействия и упрощение системы телемеханического управления. Это достигается тем, что ра15 бочие обмотки реактора одним концом объединены в общую точку, а к другому концу каждой из них подсоединены концы первичных обмоток трансформаторов одноименных фаз и две последовательно соединенные вто20 ричные обмотки трансформатора, не совпадающие по фазе с фазой реактора. Причем последовательно соединенные вторичные обмотки трансформатора могут принадлежать одной фазе трансформатора, следующей в по25 рядке принятого чередования за фазой реактора, и соединены согласно или могут принадлежать различным фазам трансформатора и соединены встречно.

К концам указанных вторичных обмоток

30 могут быть подсоединены встречно дополни499598

Uc — U c — U2TA,Uc = UPc +U2TA.

Устройство, показанное на фиг. 2, оое печивает .преобразование трехфазной системы напряжений питающей сети (UA, UB, Uc) в две трехфазные системы выходных напряжений

I t П lf II (UA (в, Uc и UA, (В, Uc ), между которы50 ми может быть установлен фазовый сдвиг 0 или 120 . Выходные напряжения образуются геометрическим суммированием вторичных напряжений трансформатора и напряжения на реакторе в соответствии с равен"твами:

UA = UpA + U2TB1 UA = UPA + ETC

-  — UPB+ U2TC1 UB — UPB+ U2TA>

UС вЂ” UPc + U2TA; (С вЂ” Upc + U2TB 63

Устройство, изображенное на фиг. 3, обеспечивает преобразование трехфазной системы напряжений питающей сети (UA, UB, Uc) в две трехфазные системы выходных напряже- в5 тельные вторичные обмотки разноименных фаз трансформатора.

Трансформатор и реактор могут быть снабжены обмотками управления, подключенными посредством выключателей к блоку управления.

С целью улучшения нагрузочной характеристики параллельно первичной обмотке трансформатора и рабочей обмотке реактора могут быть подсоединены выключатели.

Чтооы .повысить быстродействие устройства, в качестве выключателей могут быть применены силовые управляемые вентили.

С целью увеличения пропускной способности электропередачи коэффициент трансформации трансформатора может быть больше единицы.

На фиг. 1, 2 и 3 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, варианты; на фиг. 4, 5 и 6 показаны векторные диаграммы, поясняющие статические состояния устройства. На фигурах приняты следующие обозначения: W, — обмотки трансформатора, W» — его первичные обмотки, W2„— вторичные, Wр — обмотки реактора, W; — обмотки управления, н — начало, к— конец обмоток.

Устройство, изображенное на фиг, 1, обеспечивает преобразование трехфазной системы напряжений питающей сети (UA, UB, Uc) в З0 две трехфазные системы выходных напряже1 I Р II II I ний (UA, UB, Uc и UA, UB, Uc, между которыми может быть установлен фазовый сдвиг

0 или 180 . Выходные напряжения образуются геометрическим суммированием .вторичных напряжений трансформатора и напряжения на реакторе в соответствии с равенствами:

UA UpA U2TB А UpA + U2TB

40 ( — — UPB — .4тс, ( — UPB + U2TC

I I / I f ний (UA, (в, (с и UA UB )с), между которыми может быть установлен фазовый сдвиг

0 или 180 . Выходные напряжения образуются геометрическим суммированием вторичных напряжений трансформатора и напряжений на реакторе в соответствии с равенствами:

UA —= UpA — U2TB+ U2TC UA — UP A — U2TC+

+ u»„,.

UB UPB — U2TC+ U2TA, Р .  — - UpB U2TA + 2ТС . С вЂ” Рс U2TA у U»В

UС вЂ” Рс U2TB+ U2TA

Между сопряженными выходными напряжеI II П ниями у cT1>GHcTB (UA и UA, UB u UB Uc u

II

Uc ) устанавливается некоторый угол О.

Закорачивание обмоток управления трансформатора и реактора осуществляют выключателями 1 и 2 соответственно, управление которыми осуществляется блоком 3. Значение фазового сдвига между трехфазными системаMH выходных напряжений, равное О, устанавливают закорачиванием обмоток управления трансформатора, а значение фазового сдвига, равное 180 (см. фиг, 1 и 3) и 120 (см. фиг. 2), — закорачиванием обмоток управления реактора. Блок управления выключателями обеспечивает два рабочих состояния устройства, исключая возмо>кно=ть одовременного закорачивания обеих обмоток управления, и одно переходное состояние, в котором ни одна из обмоток управления не закорочена.

На фиг. 4, 5 и 6 показаны векторные диаграммы выходных напряжений для случая, когда обмотки управления трансформатора и реактора разомкнуты.

При одинаковых сопротивлениях контуров намагничивания трансформатора и реактора приложенные напряжения поровну распределяются между первичными обмотками трансформатора и рабочими обмотками реактора.

Если при этом коэффициент трансформации трансформатора (К) равен 1 (см. фиг. 1), 1 (см. фиг. 2) и 1/ф 3 (см. фиг. 3), то угол фазового сдвига между выходными напряжениями равен 90, 60 и 90 соответственно, Показанное на фиг. 4, 5 и 6, а состояние устройства не является рабочим, однако использование его может быть целесообразно в некоторых особых режимах (например, при коротких замыканиях в линии, когда целесообразно понижение напряжения).

На фиг. 4, 5 и 6, б показаны векторные диаграммы выходных напряжений устройства при закорачивании обмотки управления трансформатора. В этом случае сопротивление контура намагничивания трансформатора шунтируется контуром короткого замыкания, 499595

15

В результате напряжения Uë, (7в, U оказываются практически полностью приложенными к рабочей обмотке реактора и выходные напряжения фактически совпадают с приложенным, а фазовый сдвиг между ними равен О.

На фиг. 4, 5 и 6, в изображены векторные диаграммы напряжений при закорачивании обмоток управления реактора. Б этом случае фазовый сдвиг между сопряженными выходными напряжениями равен 180 (см. фиг, 4 и б) и 120 (см. фиг. 5).

Ввиду того что предлагаемое устройство обладает только двумя рабочими состояниями, управление такими устройствами, установленными на противоположных концах линии, и инхронизация их работы осуществляются по максимально простой схеме телемеханического управления.

В реальных условиях остаточное напряжение на обмотках закорачиваемого трансформатора или реактора отлично от нуля, что обусловлено наличием активных сопротивлений и сопротивлeíèÿ рассеяния рабочих обмоток и обмоток управления. Поэтому установка значения угла фазового сдвига О, 120 или 180 осуществляется с некоторой погрешностью. Если объем меди закорачиваемой оомотки управления равен объему меди вторичной рабочей обмотки трансформатора, то остаточное напряжение на первичной обмотке закороченного ТрВН форматора при номинаяьной нагрузке равно U, Потери мои ности в цепи управления при этом равны активным потерям в меди вторичных обмоток трансформатора. Соотношение числа витков рабочих обмоток и обмоток управления определяется рабочими параметрами выключателей. В частном случае, если напряжение питающей сети и ток нагрузки первичных обмоток трансформатора и рабочих обмоток реактора соответствуют рабочему напряжению и рабочему току выключателей, последние подключают параллельно гервичной обмотке трансформатора и рабочей обмотке реакгора. При этом отпадает необходимость в применении обмоток управл "ния, а из цепи нагрузки исключают сопротивление ра=сеяния и активное сопротив".ение первичных обмоток закорачиваемого трансформатора или реактора, что повышает общий КПД и улучшает нагрузочную характеристику устройства.

В ряде случаев может оказаться целесообразным с увеличением нагрузки изменять не только угол 0 от О до 120 или 180, но и увеличивать напряжение в линии электропередачи. Это условие выполнимо, если коэффициент оансфовмации трансформатора больше единицы (К) 1), Таким образом, устройство позволяет в зависимо=ти от нагрузки, путем закорачивания обмоток управления трансформатора или реактора, осуществлять перевод электропередачи повышенной пропускной способности из режима, при котором между напряжениями, 20

65 прикладываемыми к сближенным проводам, установлен фазовый сдвиг О, на режим фазового сдвига 120 или 180, и наоборот.

В связи с тем что в режимах малых нагрузок линия работает при 0=0 и все напряжение приложено к реактору, так как трансформатор закорочен, реактор может играть роль устройства, компенсирующего избыток зарядной мощности линии, и совмещать функции элемента фазоповоротного устройства и компенсирующего реактора. Поэтому установленную мощность фазоповоротного устройства с учетом мощности трехфазного трансформатора, непосредственно входягцего в его состав, и учетом неооходимого повысительного питающего трансформатора можно считать равной двукратному значению максимальной передаваемой мощности.

Формула изобретения

1. Устройство дискретного регулирования фазового сдвига напряжений сети, содержащее многообмоточный трансформатор и реактор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей, рабочие обмотки реактора одним концом объединены в общую точку, а к другому концу каждой из них присоединены концы первичных обмоток трансформаторов и общая точка двух последовательно соединенных BTQричных обмоток трансформатора, не совпадающих с фазой реактора.

2. Устройство Ilo п. 1, отличающееся тем, что последовательно соединенные вторичные обмотки трансформатора принадлежат одной фазе трансформатора, следующей в порядке принятого чередования за фазой реактора, и соединены согласно.

3. Устройство по п. 1, отлич ающееся тем, что указанные вторичные обмотки трансформатора принадлежат разноименным фазам трансформатора и соединены встречно.

4. Устройство по пп. 1 и 3, отл ич а ю щеес тем, что к концам указанных вторичных оомоток подсоединены встречно дополнительные вторичные обмотки разноименных фаз трансформатора.

5. Устройство по пп. 1 — 4, о т л и ч а и щ е ес я тем, что указанные трансформаторы и реактор снабжены обмотками управления, подключенными посредством выключателей к блоку управления.

6. Устройство по пп. 1 — 4, отл ич ающеес тем, что, с целью улучшения нагрузочной характеристики, параллельно первичной обмотке трансформатора и рабочей обмотке реактора подсоединены выключатели.

7. Устройство по пп. 1 — 6, отл и ч а ющеес я тем, что, с целью повышения быстродействия, в качестве выключателей применены силовые управляемые вентили.

8. Устройство по пп. 1 — 4, отл ич а ющеес я тем, что, с целью увеличения пропускной способности электропередачи, коэффициент трансформации больше единицы.

499595

Йтй

Составитель Л. Дементьева

Техред Е. Подурушина

Корректор Н Аук

Редактор Т. Юрчикова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1459/3 Изд. № 1340 Тираж 963 Подписное

1 НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5